沖擊式機(jī)組采用無模型轉(zhuǎn)輪測量噴嘴與轉(zhuǎn)輪數(shù)據(jù)及噴嘴調(diào)整法蘭配割方法

摘要：六噴嘴沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組由于廠家未提供模型轉(zhuǎn)輪，故對實際情況中噴嘴射流中心到轉(zhuǎn)輪切圓數(shù)據(jù)測量成為一大難點(diǎn)。文章介紹了一種在調(diào)節(jié)法蘭配割中具有較好現(xiàn)實性的方法，能達(dá)到安裝要求的方式。

關(guān)鍵詞：無模型轉(zhuǎn)輪；數(shù)據(jù)測量；雙面止口法蘭；配割方法

中圖分類號：TM312 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）26-0027-02

1 工程概況

煙崗、跑馬坪水電站位于四川省涼山州木里縣境內(nèi)的鴨嘴河下游，為梯級開發(fā)的第二、三級電站，煙崗、跑馬坪電站各裝機(jī)兩臺60MW、額定水頭600m、額定轉(zhuǎn)速600r/min的水斗式立軸水輪發(fā)電機(jī)組，本電站具有額定水頭高、六噴嘴、轉(zhuǎn)輪水斗數(shù)量多等特點(diǎn)。

轉(zhuǎn)輪外徑為Φ2124.3mm，轉(zhuǎn)輪切圓為Φ1650mm，噴嘴折向器與轉(zhuǎn)輪處徑最小距離為22.32mm，廠供測桿長度為1086mm，調(diào)節(jié)法蘭厚度為35mm、直徑880mm，測桿離配水環(huán)管距離2481mm，規(guī)程規(guī)范要求噴嘴射流中心與轉(zhuǎn)輪分水刃切圓距離與高程偏差值均為±2mm，如圖1：

圖1

在以往其他沖擊式機(jī)組中，測量噴嘴與轉(zhuǎn)輪間距離均采用專用測桿與模型轉(zhuǎn)輪配套方式進(jìn)行測量，但在該電站中廠家僅提供專用測桿而無模型轉(zhuǎn)輪，故給數(shù)據(jù)測量帶來了很大難度（主要體現(xiàn)在測量方法的正確性與數(shù)據(jù)的精確度方面），但同時也給其測量帶來了新的方法，該方法更簡單、操作更靈活、更實用、更具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值；同時由于廠供調(diào)節(jié)法蘭采用雙面止口，如何測量調(diào)節(jié)法蘭的實際偏差，如何計算配割中心線及最大配割量、如何配割雙面止口又是一大難點(diǎn)。

2 無模型轉(zhuǎn)輪噴嘴測量數(shù)據(jù)測量

2.1 中心軸線及高程確定

沖擊式機(jī)組機(jī)殼相當(dāng)于混流式機(jī)組的座環(huán)，是整個機(jī)組的安裝基準(zhǔn)，故機(jī)殼中心即轉(zhuǎn)輪中心，機(jī)殼精加工面高程與轉(zhuǎn)輪切圓中心高差相對值不變，故用0.2mm鋼琴線模擬轉(zhuǎn)輪中心，并通過機(jī)殼精加工部位用水準(zhǔn)儀測出轉(zhuǎn)輪的切圓中心高程，該高程即為轉(zhuǎn)輪安裝中心高程，并將該高程分別反測至鋼琴線及轉(zhuǎn)輪室里襯上，并做好標(biāo)記，以便后續(xù)使用，該高程為所有噴嘴安裝后的理想高程，也是噴嘴安裝控制的基準(zhǔn)高程。

2.2 噴嘴及測桿連接

全面清理配水環(huán)管法蘭面、螺孔、噴嘴及調(diào)節(jié)法蘭的組合面、螺孔及止口，然后對稱地穿入螺栓，并用白布將法蘭組合面上部遮蓋，以免在施工過程中其他雜物進(jìn)入組合面，從而使法蘭組合面不能充分接觸，影響其測量精度，以致造成后序調(diào)節(jié)法蘭配割數(shù)據(jù)有誤，然后對稱打緊組合螺栓，組合螺栓的打緊力矩要求基本一致，拆出噴嘴折向器，將測桿安裝在噴嘴折向器法蘭處，并對稱打緊組合螺栓，打緊力矩值相差不大，以備測量所用。

考慮六個噴嘴安裝具有對稱性，故在測量的過程中應(yīng)盡量對稱測量，如14、25、36兩組法蘭對稱測量（因為兩組噴嘴的安裝位置是相互平行的），這樣可減少基準(zhǔn)線的設(shè)置次數(shù)，從而提高測量數(shù)據(jù)的精度及縮短測量時間。

2.3 數(shù)據(jù)測量

2.3.1 高程值測量：用水準(zhǔn)儀測量已安裝測桿端處中心高程，然后與轉(zhuǎn)輪安裝基準(zhǔn)高程比較，兩者之間的差值即為噴嘴射流中心到轉(zhuǎn)輪分水刃切圓的高程偏差，此時應(yīng)注意偏差值的正負(fù)。

2.3.2 左右偏差值測量：首先在測桿處找出噴嘴與測桿的總長值2481mm，做上標(biāo)記（此處2481mm數(shù)值，需參考配水環(huán)管澆筑完成后實測與轉(zhuǎn)輪切線中心的數(shù)據(jù)，如測得數(shù)值大于2481mm，則在測桿處作相應(yīng)的減少量，如測得數(shù)值小于2481mm，則在測桿處作相應(yīng)的增加量），然后通過軸線中心高程及測桿2481mm處的相對標(biāo)記，用卷尺實測兩者之間的距離，如大于轉(zhuǎn)輪切圓半徑825mm，則說明噴嘴射流中心向外偏移轉(zhuǎn)輪切圓，需通過調(diào)節(jié)法蘭調(diào)整噴嘴射流中心，使之向轉(zhuǎn)輪切圓偏移，如實測為829mm，則需通過調(diào)節(jié)法蘭使測桿2481mm處向轉(zhuǎn)輪切圓內(nèi)偏移4mm，如小于轉(zhuǎn)輪切圓半徑825mm，則說明噴嘴射流中心向內(nèi)偏移轉(zhuǎn)輪切圓，需通過調(diào)節(jié)法蘭調(diào)整噴嘴射流中心，使之向轉(zhuǎn)輪切圓反方向偏移，如實測為823mm，則需通過調(diào)節(jié)法蘭使測桿2481mm處向轉(zhuǎn)輪切圓外偏移2mm，同時需注意數(shù)據(jù)正負(fù)之分，按此方式依次測出六個噴嘴的尺寸偏差，其中XY數(shù)據(jù)為測桿實測數(shù)據(jù)， X'Y'數(shù)據(jù)為測桿實測數(shù)據(jù)折算到調(diào)節(jié)法蘭處的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)如表1：

表1 跑馬坪2#機(jī)噴嘴實測數(shù)據(jù)

X Y X' Y'

1#噴嘴偏差 -9 -2 -3.19 -0.71

2#噴嘴偏差 -11 0 -3.9 0

3#噴嘴偏差 3.7 -6.0 1.31 -2.13

4#噴嘴偏差 11 -6.0 3.9 -2.13

5#噴嘴偏差 13.7 -2 4.86 -0.71

6#噴嘴偏差 -7 0 -2.48 0

備注：正向法蘭而（正對噴嘴），上為+Y，右為+X；X、Y方向大于基準(zhǔn)值均為正值。

2.4 調(diào)節(jié)法蘭配割中心線角度及配割量計算

以下就2#機(jī)4#噴嘴偏差值為例進(jìn)行配割中心線角度及配割量計算，由于以上數(shù)據(jù)是實測測桿與轉(zhuǎn)輪切線的數(shù)據(jù)，故將該數(shù)據(jù)折算至調(diào)節(jié)法蘭處值為：

X'：11×880÷2481=3.90mm

Y'： -6×880÷2481=-2.13mm

2.4.1 角度計算：作一輔助圓，圓的直徑為調(diào)節(jié)法蘭直徑（即Φ=880 mm），為使噴嘴射流中心與轉(zhuǎn)輪切圓數(shù)據(jù)符合規(guī)范，配割中心線必處于2、4象限，且配割最大值處于第2象限，故分別在-X軸上取3.9mm，在Y軸上取2.13mm，為直觀起見，分別將其數(shù)值擴(kuò)大100倍，即-X軸上取390mm，在Y軸上取213mm，分別在該兩點(diǎn)做垂直于軸的垂線，兩垂線相交于A點(diǎn)，經(jīng)A點(diǎn)及中心圓點(diǎn)作直線，交圓周于B、C兩點(diǎn)，如圖2：

圖2

故∠α=atan（x/y）=1.07091弧度≈61.39度

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，為更好更方便地作出配割中心線，需將弧長值求出，然后用卷尺可直接量出最高點(diǎn)位置，且通過中心點(diǎn)直線即為配割中心線，此處不具體

闡述。

2.4.2 最大值計算：由圖2可知，配割最大值為B點(diǎn)，且C點(diǎn)為最小配割值，配割量為0mm，故最大配割量B點(diǎn)的值為：

hB=√（x2+y2） ≈4.44 mm

2.4.3 調(diào)節(jié)法蘭止口配割：由于調(diào)節(jié)法蘭經(jīng)上述配割后，調(diào)節(jié)法蘭安裝方位角度發(fā)生變化，故原調(diào)節(jié)法蘭止口不能與噴嘴或配水環(huán)管法蘭止口相吻合，因此配割面止口也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)配割，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在止口側(cè)面與配割法蘭面垂直 （止口寬度不變）的情況能滿足安裝要求，故將止口內(nèi)側(cè)面配割至與法蘭面垂直，此時兩法蘭面止口相吻合。

3 結(jié)語

該測量方法實用于沖擊式機(jī)組無模型轉(zhuǎn)輪的數(shù)據(jù)測量，摒棄了以往必須采用模型轉(zhuǎn)輪與測桿相配合的測量方式，是一種更簡便、更適用的測量方法，可予以推廣。

該測量方法由于僅采用專用測桿進(jìn)行測量，故避免了模型轉(zhuǎn)輪的加工制作，節(jié)約制作成本，同時節(jié)約了精加工件的管護(hù)成本。

以往調(diào)節(jié)法蘭的配割都采用經(jīng)驗值進(jìn)行配割，具有反復(fù)測試且工作量較大、運(yùn)輸成本高、工期時間長、所需費(fèi)用高等特點(diǎn)，本文根據(jù)現(xiàn)場實際情況及施工經(jīng)驗所提出的調(diào)節(jié)法蘭中心線及最高值的測量方法及簡便計算，改變了以往一成不變的安裝理念，避免了噴嘴配割后的往復(fù)安裝、拆卸，使得安裝噴嘴工作一步到位，節(jié)約時間。

以往電站中調(diào)節(jié)法蘭均采用帶盤根槽的平板法蘭，在法蘭配割時可以不考慮盤根槽的情況，但如果存在有止口的問題時，則必須在法蘭配割完成后對止口進(jìn)行配割處理，使止口側(cè)面必須與法蘭配割面相互垂直。

煙崗與跑馬坪兩個電站共計四臺水輪機(jī)，共計24個調(diào)節(jié)法蘭，其所有調(diào)節(jié)法蘭均按此方法進(jìn)行測量、計算、配割，配割后的所有調(diào)節(jié)法蘭與噴嘴安裝后測量數(shù)據(jù)一次性達(dá)到設(shè)備控制精度要求，一次合格率達(dá)到100%。

作者簡介：唐進(jìn)文（1982—），男，中國水利水電第十工程局有限公司機(jī)電安裝分局煙崗、跑馬坪電站機(jī)電設(shè)備安裝工程項目總工，助理工程師。